Cos'è un metamateriale?
Un metamateriale è un materiale con proprietà speciali derivate dalla sua struttura piuttosto che dalla sua composizione chimica. Il metamateriale più noto sono i materiali con un indice di rifrazione negativo, il che significa che fanno la piega della luce "nel modo sbagliato", cioè significativamente più di qualsiasi materiale con un indice di rifrazione positivo.
Tutti i materiali trovati in natura hanno un indice di rifrazione positivo. I materiali di indice di rifrazione negativo hanno applicazioni in "superlens": lenti speciali con il potenziale per risolvere caratteristiche più piccole della lunghezza d'onda della luce visibile e possibili mantelli di invisibilità che dirigono la luce visibile agevolmente attorno a un oggetto piuttosto che assorbire o rifletterlo convenzionalmente. Questi materiali potrebbero essere utilizzati anche in plasmonics, una nuova area esotica dell'informatica che sfrutta le onde di densità nei portatori di carica per i calcoli.
La maggior parte dei metamateriali sono utilizzati per applicazioni relative all'elettromagnetismo e all'ottica, come i travi, i modulatori, i modulatori, il filtro a banda.S, lenti, ecc. Stanno ripetendo griglie di componenti cellulari, con una dimensione della cellula approssimativamente uguale a quella della lunghezza d'onda delle radiazioni elettromagnetiche con cui stanno cercando di lavorare. Quindi un metamateriale progettato per reindirizzare le microonde avrebbe cellule nella gamma di millimetri, mentre un metamateriale progettato per applicazioni ottiche avrebbe celle molto più piccole, intorno alla gamma di 380 nm - 780 nm.
I metamateriali sono spesso associati alla nanotecnologia perché le piccole strutture cellulari ripetute utilizzate per le applicazioni ottiche sono misurate in nanometri. La creazione di metamateriali può richiedere nuovi metodi di fabbricazione, resi possibili solo attraverso la nanotecnologia. Man mano che la nanotecnologia avanza nei prossimi decenni, sbloccherà nuovi metamateriali e ridurrà il loro costo.
C'è almeno un metamateriale naturale noto (ma nessun metamateriale naturale con un indice di rifrazione negativo): l'opale. L'opale iS composto da cristobalite, un polimorfo ad alta temperatura di quarzo e tridymite prodotto nelle eruzioni vulcaniche. Il materiale risultante è costituito da un numero enorme di minuscole cellule minerali che sono costantemente crollate in relazione a un altro, creando l'effetto su scala macro di una bellissima display di più colori, soprattutto un blu brillante.